DE69601020T2

DE69601020T2 - Positionserkennungsystem für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE69601020T2
Application number: DE69601020T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Chuo-Ku Osaka 542 Goto; Shiro Chuo-Ku Osaka 542 Nakano; Katsutoshi Chuo-Ku Osaka 542 Nishizaki
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1996-08-19
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2016-08-20
Also published as: JP3533269B2; JPH0961524A; EP0762140B1; DE69601020D1; EP0762140A1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem System zum Erfassen der relativen Position zwischen Fahrzeugen, und es ist geeignet, eine Kollision eines Fahrzeugs mit einem anderen Fahrzeug auf der Basis der erfaßten relativen Position zu verhindern.
Aus GB-A-2 054 463 ist ein System zum Erfassen einer relativen Position zwischen Fahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt.
Unter verschiedenartigen Systemen zum Erfassen bzw. Erkennen der Relativposition zwischen Fahrzeugen gibt es ein System, bei dem eine Laserradarwelle, eine Ultraschallwelle oder dergleichen von einem Fahrzeug zu einem anderen Fahrzeug abgegeben wird, und bei dem die relative Position auf der Basis der reflektierten Welle erfaßt und erkannt wird.
Wenn jedoch die relative Position auf der Basis der reflektierten Welle von dem anderen Fahrzeug erfaßt wird, werden die Erfassungsgenauigkeit und die Erfassungszuverlässigkeit beträchtlich durch die Oberflächeneigenschaften, wie Farbe, Glanz und Rauhigkeit des anderen Fahrzeuges sowie durch den relativen Winkel zwischen den beiden Fahrzeugen beeinflußt. Obgleich zahlreiche Einrichtungen zur Überwindung dieser Problematik vorgeschlagen worden sind, sind sie problematisch hinsichtlich der Kompliziertheit des Systems und der größeren Systemabmessungen und Systemkosten zusätzlich zu der Tatsache, daß man ein zu empfindliches Ansprechverhalten hierbei erhalten kann.
Gemäß einem weiteren System wird ein fotographisches Bild des anderen Fahrzeuges verarbeitet, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug sich dem einen Fahrzeug nähert oder nicht.
Das fotographische Bild des anderen Fahrzeuges wird jedoch durch das Wetter und andere Einflußgrößen beeinflußt. Zusätzlich macht eine Bildverarbeitung ein kompliziertes System erforderlich, so daß man einen verminderten Kosten/Nutzen-Effekt erhält.
Auch gibt es ein weiteres System, bei dem ein Paar von Markierungen, welche Infrarotstrahlen abgeben, in einem vorgegeben Links-Rechts-Intervall vom anderen Fahrzeug vorgesehen ist, ferner eine Kamera zum Erfassen der Infrarotstrahlen von den Markierungen an anderen Fahrzeugen vorgesehen ist, und bei dem das erfaßte Bild verarbeitet wird, um die relative Position des anderen Fahrzeugs zu dem einen Fahrzeug auf der Basis des Links-Rechts-Abstands der Infrarotstrahlen bei der Abbildung zu bestimmen (JP-A- HEI 4-164281).
Jedoch ist die genaue Bestimmung der relativen Position unmöglich, da der Links-Rechts-Abstand der Infrarotstrahlen auf der Abbildung sich mit der Änderung des relativen Winkels der beiden Fahrzeuge ändert. Wenn ferner eine Mehrzahl von weiteren Fahrzeugen mit einbezogen wird, ist es erforderlich zu bestimmen, welchem der anderen Fahrzeuge das Bild zugeordnet ist. Daher werden Infrarotstrahlen von einem Fahrzeug zum anderen Fahrzeug ausgegeben, und dann werden die Infrarotstrahlen von den Markierungen nach einer vorbestimmten Zeitperiode im Anschluß an die vorangehende Abgabe abgegeben. Hierdurch erhält man ein ungünstiges Ansprechvermögen und ferner hat man ein kompliziertes System mit vermindertem Kosten/Nutzen-Effekt. Die Notwendigkeit einer Bildverarbeitung beeinträchtigt wiederum den Kosten/Nutzen-Effekt.
Die Erfindung zielt darauf ab, ein Positionserfassungssystem für Fahrzeuge bereitzustellen, mittels welchem die vorstehend genannten Schwierigkeiten überwunden werden.
Nach der Erfindung wird hierzu ein System zur Erfassung einer relativen Position zwischen Fahrzeugen bereitgestellt, welches im Patentanspruch 1 angegeben ist.
Nach der Erfindung ermittelt jedes Fahrzeug die relative Position des anderen Fahrzeuges zu sich selbst auf einer horizontalen Ebene mittels Triangulation auf der Basis des Positionserfassungsstrahls von dem anderen Fahrzeug, wodurch die relative Position ohne Beeinflussung durch die Farbe, den Glanz und die Oberflächeneigenschaften des anderen Fahrzeuges, sowie den relativen Winkel zwischen den beiden Fahrzeugen und des Wetters ohne die Notwendigkeit einer Bildverarbeitung erfaßt werden kann. Hierdurch erhält man eine verbesserte Erfassungsgenauigkeit, eine verbesserte Erfassungszuverlässigkeit und ein verbessertes Ansprechvermögen mit günstigerem Kosten/Nutzen-Verhältnis bei einer einfachen Systemauslegung. Auch lassen sich die Abmessungen des Systems reduzieren.
Eine bevorzugte Ausführungsform des System nach der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird der vertikale Abstand zwischen der Strahlempfangsposition des einen Fahrzeugs und der Strahlabgabeposition des anderen Fahrzeuges mit einem bekannten, vorbestimmten Abstand vorgegeben, und die Strahlabbildungs-Erzeugungsposition fällt mit einer Bezugsposition auf der bilderzeugenden Oberfläche des einen Fahrzeugs zusammen, wenn die Strahlabgabeposition des anderen Fahrzeugs eine vorbestimmte Position horizontal beabstandet von der Strahlabgabeposition des einen Fahrzeuges einnimmt. Daher ist es möglich, die zweidimensionale Koordinate der Strahlabgabeposition des anderen Fahrzeugs auf einer horizontalen Ebene entsprechend der zweidimensionalen Koordinate der strahlbilderzeugenden Position auf der bilderzeugenden Oberfläche des einen Fahrzeugs zu erstellen. Wenn man daher den Zusammenhang zwischen den Koordinaten speichert und die Abgabe von der Einrichtung zum Empfang des Positionserkennungsstrahls derart auslegt, daß dieser der strahlbilderzeugenden Position auf der bilderzeugenden Oberfläche entspricht, kann man erreichen, daß der Ausgang der Strahlabgabeposition entspricht, d. h. der relativen Position des anderen Fahrzeugs, welches die Einrichtung zum Abgeben des Positionserfassungsstrahls zu dem einen Fahrzeug hat. Hierdurch wird ermöglicht, daß sich die relative Position des anderen Fahrzeugs zu dem einen Fahrzeug auf der Basis des Prinzips der Triangulation ermitteln läßt.
Ferner ist es möglich, die relative Position des anderen Fahrzeugs zu dem einen Fahrzeug genau zu erfassen, und zwar selbst dann, wenn der relative Winkel zwischen den beiden Fahrzeugen sich während einer Kurvenfahrt ändert.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung ist im Anspruch 3 angegeben.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird die relative Position des anderen Fahrzeugs nicht aktualisiert, wenn der Querabstand von dem einen Fahrzeug zu dem anderen Fahrzeug größer als ein vorgegebener Wert ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß das andere Fahrzeug, welches beispielsweise außerhalb eines Kollisionsbereiches liegt, von der Erfassung ausgenommen wird.
Wenn der Querabstand von dem einen Fahrzeug zu dem anderen Fahrzeug nicht größer als der vorgegebene Wert ist, und wenn das Abgabezeitintervall von dem Vergleichssignal kürzer als das Bezugszeit-Intervall entsprechend dem Zeitintervall zum Abgeben des Positionserfassungsstrahls ist, ist eine Mehrzahl von anderen Fahrzeugen in dem Bereich vorhanden, in welchem der Querabstand von dem einen Fahrzeug kleiner als der vorgegebene Wert ist. Wenn in diesem Fall der momentane Längsabstand von dem einen Fahrzeug zu dem anderen Fahrzeug in der Nähe der linken hinteren Seite oder rechten hinteren Seite des einen Fahrzeuges kleiner als der gespeicherte Längsabstand von einem Fahrzeug zu dem anderen Fahrzeug in der Nähe der linken hinteren oder rechten hinteren Seite des einen Fahrzeugs ist, ist die momentane relative Position des anderen Fahrzeugs näher zu dem einen Fahrzeug als die vorangehenden Position des anderen Fahrzeugs. Folglich wird die gespeicherte Position des anderen Fahrzeugs durch die momentane Position des anderen Fahrzeugs aktualisiert.
Wenn der Querabstand von dem einen Fahrzeug zu dem anderen Fahrzeug nicht größer als der Vorgabewert ist, und das Vergleichssignal-Ausgabezeitintervall nicht kürzer als das Bezugszeit-Intervall entsprechend dem Positionserfassungsstrahl-Ausgabezeitintervall ist, dann ist nur ein Fahrzeug im Bereich vorhanden, in welchem der Querabstand von dem einen Fahrzeug kürzer als der vorbestimmte Wert ist. In diesem Fall kann beurteilt werden, daß andere Fahrzeuge in der Nähe der linken Hinterseite oder der rechten Hinterseite des einen Fahrzeuges einen konstanten Abstand einnehmen, oder sich von dem einen Fahrzeug wegbewegen. Folglich wird die gespeicherte Position des anderen Fahrzeuges durch die momentane Position des anderen Fahrzeuges aktualisiert.
Diese bevorzugte Ausführungsform leistet einen Beitrag dahingehend, daß man verhindern kann, daß ein Fahrzeug mit einem anderen Fahrzeug kollidiert, und zwar in Verbindung mit relativ geringen Gestehungskosten, und zwar selbst in dem Fall, wenn eine Mehrzahl von anderen Fahrzeugen mit einbezogen wird, da die Position des anderen Fahrzeuges, welches der linken Hinterseite oder der rechten Hinterseite des einen Fahrzeuges am nächsten liegt, ohne ein kompliziertes System erfaßt werden kann.
Gemäß dem Positionserfassungssystem nach der Erfindung ist es möglich, die Erfassungsgenauigkeit und Erfassungszuverlässigkeit sowie das Ansprechvermögen beim Erfassen der relativen Position zwischen Fahrzeugen zu verbessern, wobei sich die Abmessungen des Systems und die Kosten hierfür reduzieren lassen. Zusätzlich läßt sich die relative Position zwischen Fahrzeugen selbst dann genau erfassen, wenn sich der relative Winkel zwischen denselben während einer Kurvenfahrt verändert. Wenn eine Mehrzahl von weiteren Fahrzeugen mit einbezogen wird, kann das vorliegende System die Position der anderen Fahrzeuge erfassen, die der linken Hinterseite oder der rechten Hinterseite des einen Fahrzeuges am nächsten liegt, und zwar mittels eines Systems, welche nur geringe Gestehungskosten hat und keine komplizierte Auslegung besitzt. Hierdurch kann das System einen Beitrag zur Vermeidung von gegenseitigen Fahrzeugkollisionen leisten.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1(1) ist eine Draufsicht auf Fahrzeuge zur Bildung des Positionserfassungssystem nach der Erfindung;
Fig. 1(2) ist eine Seitenansicht der Fahrzeuge.
Fig. 2(1) verdeutlicht die Anordnung der Strahlabgabeeinrichtung des Positionserfassungssystems nach der Erfindung;
Fig. 2(2) verdeutlicht die Anordnung der Strahlempfangseinrichtung des Systems;
Fig. 2(3) verdeutlicht die Auslegung einer Arithmetikeinheit des Systems.
Fig. 3 verdeutlicht die Wirkung des Positionserfassungssystems nach der Erfindung.
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Positionserfassungsverarbeitung bei dem Positionserfassungssystem nach der Erfindung.
Fig. 5 ist eine Draufsicht zur Verdeutlichung eines Fahrzustandes von Fahrzeugen mit dem Positionserfassungssystem nach der Erfindung.
Fig. 6 verdeutlicht den Positionserfassungsbereich für die anderen Fahrzeuge relativ zu dem einen Fahrzeug bei dem Positionserfassungssystem nach der Erfindung.
Fig. 7 verdeutlicht die Auslegung einer Strahlabgabeeinrichtung und einer Strahlempfangseinrichtung gemäß einer modifizierten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung eine bevorzugte Ausführungsform eines Erfassungssystem für andere Fahrzeuge in der Nähe der linken Hinterseite oder der rechten Hinterseite eines Fahrzeuges näher beschrieben.
Jedes Fahrzeug 1 nach den Fig. 1(1) und 1(2) hat Strahlabgabeeinrichtungen 2 zum Abgeben von Positionserfassungsstrahlen und Strahlempfangseinrichtungen 3 zum Empfangen von Positionserfassungsstrahlen. Die Strahlabgabeeinrichtungen 2 sind links und rechts an dem vorderen Ende der Fahrzeugkarosserie angebracht. Die Strahlempfangseinrichtungen 3 sind links und rechts von dem Fahrgastraum und auch links und rechts an dem hinteren Ende der Fahrzeugkarosserie angebracht. Folglich kann jedes Fahrzeug 1 den Positionserfassungsstrahl empfangen, welcher von einer Strahlabgabeeinrichtung 2 des anderen Fahrzeuges 1 in der Nähe der linken Hinterseite oder der rechten Hinterseite von sich selbst abgegeben wird.
Bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist das andere Fahrzeug in der Nähe der linken Hinterseite oder der rechten Hinterseite des einen Fahrzeugs nach außen und rückwärts zu der Seite des Fahrgastraums des einen Fahrzeugs beim anderen Fahrzeug angeordnet. Da irgendein anderes Fahrzeug auf der Vorderseite des Fahrgastraums des einen Fahrzeugs vom Fahrer des einen Fahrzeugs erkenntlich ist, ist kaum eine Notwendigkeit gegeben, diese mit dem vorliegenden System zu erfassen.
Die Strahlabgabeeinrichtung 2 gibt einen Infrarotstrahl als Positionserfassungsstrahl in Richtung zur Vorderseite und nach außen von der Fahrzeugkarosserie ab. Wie beispielsweise in Fig. 2(1) dargestellt ist, wird die Strahlabgabeeinrichtung 2 von einer Leuchtdiode 2a zur Ausgabe des Infrarotstrahls, einer Treiberschaltung 2b zum Betreiben der Leuchtdiode 2a und einer Streuplatte 2c zum Streuen des Infrarotstrahls gebildet, welcher von der Leuchtdiode 2a abgegeben wird. Die Treiberschaltung 2b betreibt die Leuchtdiode 2a auf eine solche Weise, daß der Positionserfassungsstrahl in einem vorbestimmten Bezugszeit-Intervall Ta abgegeben wird. Die Treiberschaltung 2b betreibt die Leuchtdiode 2a auf eine solche Weise, daß der Positionserfassungsstrahl in einem vorbestimmten Bezugszeit-Intervall Ta abgegeben wird.
Wie in Fig. 2(2) dargestellt ist, hat die Strahlempfangseinrichtung 3 eine Halbleitereinrichtung für eine zweidimensionale Positionserfassung (zweidimensionale PSD) 4, eine Sammellinse und einen Filter zwischen der Positionserfassungeinrichtung 4 und der Sammellinse 5. Die Positionserfassungseinrichtung 4 hat eine strahlbilderzeugende Fläche 4a, auf der der Positionserfassungsstrahl von dem anderen Fahrzeug ein Bild nach dem Sammeln mittels der Sammellinse erzeugt. Die Positionserfassungseinrichtung 4 kann ein elektrisches Stromsignal entsprechend den zweidimensionalen Koordinaten der strahlbilderzeugenden Position auf der bilderzeugenden Oberfläche 4a als ein Positionserfassungssignal abgeben. Die Positionserfassungseinrichtung 4 kann von einer an sich bekannten Einrichtung gebildet werden. Der Filter 6 hat einen Strahldurchlaßspitzenwert entsprechend der Infrarotwellenlänge des Positionserfassungsstrahls, welcher von der Strahlerfassungseinrichtung 2 abgegeben wird.
Fig. 3 verdeutlicht zwei Strahlabgabeeinrichtungen 2 und eine Strahlempfangseinrichtung 3 zum Empfangen des Positionserfassungsstrahls (welcher abwechselnd mit langen und kurzen gebrochenen Linien dargestellt ist), welcher von der jeweiligen Strahlabgabeeinrichtung abgegeben wird. Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, wird jede Strahlabgabeposition P1 der jeweiligen Strahlabgabeeinrichtung 2 unterhalb der Strahlempfangsposition P2 der Strahlempfangseinrichtung 3 derart vorgegeben, daß beide Positionen P1, P2 um einen vorbestimmten Abstand h vertikal voneinander beabstandet sind. Wenn man annimmt, daß die Sammellinse 5 der Strahlempfangseinrichtung 3 eine dünne Linse ist, liegt die Strahlempfangsposition P2 im Mittelpunkt der Sammellinse 5. Diese Strahlabgabeposition P1 liegt im Mittelpunkt der Strahlabgabeöffnung der jeweiligen Strahlabgabeeinrichtung 2. Der tatsächliche Wert des vorgegebenen Abstandes h kann nach Maßgabe der Höhe des jeweiligen Fahrzeugs 1 und dem Erfassungsbereich für die anderen Fahrzeuge vorgegeben werden.
Die optische Achse 5a der Sammellinse 5 ist unter einem vorbestimmten Winkel a bezüglich der horizontalen Ebene in einer vertikalen Ebene geneigt. Der Schnittpunkt der optischen Achse 5a und der vorstehend genannten bilderzeugenden Oberfläche 4a dient als eine Bezugsposition O. Die optische Achse 5a durchquert die bilderzeugende Oberfläche 4a rechtwinklig. Die Bezugsposition O bildet den Nullpunkt der zweidimensionalen Koordinate der strahlbilderzeugenden Position auf der bilderzeugenden Oberfläche 4a. Die zweidimensionale Koordinate entspricht dem Ausgang von der Strahlempfangseinrichtung 3, wie dies vorstehend angegeben ist. Folglich erzeugt der Positionserfassungsstrahl ein Bild an der Bezugsposition O des einen Fahrzeugs, wenn die Strahlabgabeposition P1 am anderen Fahrzeug auf der optischen Achse 5a liegt, d. h., die Strahlabgabeposition P1 am anderen Fahrzeug eine vorbestimmte Position horizontal beabstandet von der Strahlempfangsposition P2 an dem einen Fahrzeug einnimmt. Folglich entspricht die zweidimensionale Koordinate der strahlbilderzeugenden Position auf der bilderzeugenden Oberfläche 4a des einen Fahrzeugs der zweidimensionalen Koordinate der Strahlabgabeposition P1 des anderen Fahrzeugs in der horizontalen Ebene.
Wenn daher die zweidimensionale Koordinate der strahlbilderzeugenden Position auf der bilderzeugenden Oberfläche 4a mit dem xy-Koordinatensystem bezeichnet wird, und die zweidimensionale Koordinate der Strahlabgabeposition P1 auf der horizontalen Ebene mit einem XY-Koordinatensystem bezeichnet wird, so ergeben sich folgende Gleichungen:
X = (ax · x + bx · y)/(a · x + b · y + c)
Y = (ay · x + by · y)/(a · x + b · y + c)
Bei diesen Gleichungen sind ax, ay, bx, by, a, b und c Parameter, welche von dem vorstehend beschriebenen Vorgabewinkel α und dem vorgegebenen Abstand h abhängig sind. Bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wird der Nullpunkt des XY-Koordinatensystems von der Strahlabgabeposition P1 kleiner als die Strahlempfangsposition P2 um einen vorbestimmten Abstand h vorgegeben. Die Y-Koordinate der Strahlermittlungsposition P1 ist der Querabstand von dem einen Fahrzeug zu dem anderen Fahrzeug. Die X-Koordinate der Strahlabgabeposition P1 ist der Längsabstand von links oder rechts der Vorderseite des Fahrgastraumes des einen Fahrzeugs oder von links oder rechts von dem hinteren Ende des einen Fahrzeugs zu dem anderen Fahrzeug in der Nähe der linken Rückseite oder der rechten Rückseite des einen Fahrzeugs. Folglich läßt sich die relative Position des anderen Fahrzeugs zu der Position des einen Fahrzeugs in der horizontalen Ebene mittels Triangulation ermitteln.
Jedes Fahrzeug 1 ist mit einer Arithmetikeinheit 10 zur Ermittlung der Strahlabgabeposition auf der horizontalen Ebene, d. h. der relativen Position des anderen Fahrzeuges zu der Position des einen Fahrzeuges versehen, welche auf der Basis der vorstehend genannten Gleichung und des Abgabesignals von der Positionserfassungseinrichtung 4 die entsprechenden Ermittlungen ausführt. Wie aus dem Blockdiagramm nach Fig. 2(3) zu ersehen ist, hat die Arithme tikeinheit 10 einen Bilderzeugungspositions-Erfassungsteil 11, einen Koordinatentransformationsteil 12, einen Ausgangsaktualisierungsteil 13, ein erstes Vergleichsteil 14 und ein zweites Vergleichsteil 15. Das Bilderzeugungspositions-Detektionsteil 11 erfaßt die zweidimensionale Koordinate (x, y) der strahlbilderzeugenden Position auf der bilderzeugenden Oberfläche 4a auf der Basis des Positionserfassungssignales von der Positionserfassungseinrichtung 4. Das Koordinatentransformationsteil 12 transformiert die zweidimensionale Koordinate (x, y) der Strahlbilderzeugungsposition zu der zweidimensionalen Koordinate (X, Y) der Strahlabgabeposition P1 auf der Basis der vorstehend genannten Gleichungen. Das Abgabesignalaktualisierungsteil 3 aktualisiert die zweidimensionale Koordinate (X, Y) der Strahlabgabeposition P1 und gibt die aktualisierten Ergebnisse aus. Das erste Vergleichsteil 14 vergleicht einen Querabstand mit einem Wert und gibt ein Vergleichssignal aus, was nachstehend näher beschrieben wird, während das zweite Vergleichsteil 15 einen Längsabstand mit einem nachstehend noch näher beschriebenen Wert vergleicht. Die Arithmetikeinheit 10 kann von einem Computer gebildet werden, welcher eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen Speicher und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle hat. Auf der Basis eines Steuerprogramms, welches die vorstehend genannten Gleichungen implementiert und in dem Speicher speichert, lassen sich dann die Ermittlungen mit Hilfe der zentralen Verarbeitungseinheit vornehmen.
Nachstehend wird die Verarbeitungsweise in der Arithmetikeinheit 10 unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm nach Fig. 4 näher erläutert.
Zuerst wird ein Anfangswert Xo als Längsabstand X von dem einen Fahrzeug zu dem anderen Fahrzeug in der Nähe der linken Hinterseite oder der rechten Hinterseite des einen Fahrzeuges gespeichert. Zusätzlich wird ein Anfangswert Yo als Querabstand X von dem einen Fahrzeug zu dem anderen Fahrzeug in der Nähe der linken Hinterseite oder der rechten Hinterseite des einen Fahrzeugs gespeichert (Schritt 1). Diese Anfangswerte Xo und Yo können beliebig hoch sein.
Dann wird das Positionserfassungssignal von der Positionserfassungseinrichtung 4 durch das Bilderzeugungspositions- Detektionsteil 11 und das Koordinatentransformationsteil 12 gelesen (Schritt 2).
Auf der Basis des Positionserfassungssignals werden der momentane Längsabstand X' von dem einen Fahrzeug zu dem anderen Fahrzeug in der Nähe der linken Hinterseite oder der rechten Hinterseite des einen Fahrzeugs und der Querabstand X' von dem einen Fahrzeug zu dem anderen Fahrzeug, d. h. die relative Position des anderen Fahrzeugs zu der Position des einen Fahrzeugs, ermittelt (Schritt 3).
Bei dieser Ermittlung wird der Längsabstand X', den man auf der Basis des Positionserfassungssignals von der Strahlempfangseinrichtung 3 links oder rechts von der Vorderseite des Fahrgastraums erhält, gleich dem Längsabstand X' gemacht, welchen man auf der Basis des Positionserfassungssignals von der Strahlempfangseinrichtung 3 links oder rechts an dem hinteren Ende der Karosserie erhält. Wenn beispielsweise die Strahlempfangseinrichtung 3 links oder rechts von der Vorderseite des Fahrgastraumes als eine Bezugsgröße dient, wird der tatsächliche Längsabstand, den man auf der Basis des Positionserfassungssignals von der Strahlempfangseinrichtung 3 links oder rechts von der Vorderseite des Fahrgastraumes erhält, als Wert X' genommen, welcher im Schritt 3 ermittelt wird, während die Summe des tatsächlichen Längsabstandes, welchen man auf der Basis des Positionserfassungssignals von der Strahlempfangseinrichtung 3 links oder rechts an dem hinteren Ende der Karosserie und dem Längsabstand zwischen der Vorderseite des Fahrgastraums und dem hinteren Ende der Karosserie erhält, als Wert XY angenommen wird, welcher im Schritt 3 ermittelt wird.
Nunmehr ermittelt das erste Vergleichsteil 14, ob der momentane Querabstand Y' von dem einen Fahrzeug zu dem anderen Fahrzeug kürzer als ein Vorgabewert Ya ist oder nicht (Schritt 4).
Wie beispielsweise in Fig. 5 gezeigt ist, sind vier Fahrzeuge 1a, 1b, 1c und 1d im Fahrzustand nach links angegeben durch Pfeile auf einer Straße mit drei Fahrspuren dargestellt. In diesem Fall wird das vorausfahrende Fahrzeug 1a auf der linken Fahrspur als das eine Fahrzeug genommen, und die anderen Fahrzeuge 1b, 1c und 1d fahren auf der mittleren Fahrspur oder der rechten Fahrspur. Um eine Kollision zu vermeiden, werden die anderen Fahrzeuge 1b und 1c auf der mittleren Fahrspur ausschließlich im Positionserfassungsbereich erfaßt. In diesem Fall wird der Vorgabewert Ya nach Maßgabe der Breite der Fahrspur vorgegeben. Wie ferner in gebrochenen Linien in Fig. 6 eingetragen ist, ist der Erfassungsbereich für die anderen Fahrzeuge relativ zu dem einen Fahrzeug nicht größer als der Vorgabewert Ya bezüglich der Querrichtung und der Bereich liegt von dem vorderen Ende (welches abwechselnd mit langen und kurzen, gebrochenen Linien F in Fig. 6 eingetragen ist) des Strahlempfangsbereiches der Strahlempfangseinrichtung 3 bzw. der Längsrichtung nach rückwärts. Der Erfassungsbereich deckt die anderen Fahrzeuge 1b und 1c auf der mittleren Fahrspur ab, aber das andere Fahrzeug 1d auf der rechten Fahrspur wird ausgenommen.
Wenn der momentane Querabstand Y' von dem einen Fahrzeug zu dem anderen Fahrzeug größer als der Vorgabewert Ya im Schritt 4 ist, kehrt der Verarbeitungsablauf zum Schritt 2 zurück.
Wenn beispielsweise nach Fig. 5 der Positionserfassungsstrahl, welcher von der Strahlempfangseinrichtung 3 des einen Fahrzeugs 1a empfangen wird, ausschließlich von dem anderen Fahrzeug 1d auf der rechten Fahrspur kommt, kehrt der Verarbeitungsablauf zu dem Schritt 2 zurück.
Wenn der momentane Querabstand Y' von dem einen Fahrzeug zu dem anderen Fahrzeug nicht größer als der Vorgabewert Ya im Schritt 4 ist, überträgt das erste Vergleichsteil 14 ein Vergleichssignal zu dem Abgabeaktualisierungsteil 13 (Schritt 5).
Wenn beispielsweise in Fig. 5 der Positionserfassungsstrahl von dem anderen Fahrzeug 1b auf der Vorderseite der mittleren Fahrspur oder von dem anderen Fahrzeug 1c auf der links liegenden Seite der mittleren Fahrspur von der Strahlempfangseinrichtung 3 des einen Fahrzeugs 1a empfangen wird, wird das Vergleichssignal übertragen.
Das Ausgabeaktualisierungsteil 13 ermittelt, ob das Abgabezeit-Intervall des Vergleichssignales kürzer als das Bezugszeit-Intervall Ta entsprechend dem Abgabezeit-Intervall des Positionserfassungsstrahls ist oder nicht (Schritt 6). Wenn nur ein weiteres Fahrzeug in dem Bereich vorhanden ist, in welchem der Querabstand von dem einen Fahrzeug nicht größer als der Vorgabewert Ya ist, ist das Vergleichssignal-Abgabezeit-Intervall niemals kürzer als das Bezugszeit-Intervall Ta. Folglich kann ermittelt werden, daß eine Mehrzahl von weiteren Fahrzeugen in dem Bereich vorhanden ist, in welchem der Querabstand von dem einen Fahrzeug nicht größer als der Vorgabewert ist, wenn das Vergleichssignal-Abgabezeit-Intervall kürzer als das Bezugszeit-Intervall Ta ist.
Wenn beispielsweise in Fig. 5 die Positionserfassungsstrahlen von dem weiteren Fahrzeug 1b auf der vorderen Seite der mittleren Fahrspur und dem weiteren Fahrzeug 1c auf der rückwärtigen Seite der mittleren Fahrspur durch die Empfangseinrichtung 3 des einen Fahrzeugs 1a empfangen werden, wird das Vergleichssignal-Abgabezeit-Intervall kürzer als das Bezugszeit-Intervall Ta. Wenn zusätzlich noch das weitere Fahrzeuge 1d auf der rechten Fahrspur auf die Fahrspur der mittleren Fahrspur wechselt, so daß es sich auf der Außenseite des einen Fahrzeuges 1a befindet, wird das Vergleichssignal-Abgabezeit-Intervall kürzer als das Bezugszeit-Intervall Ta.
Wenn das Vergleichssignal-Abgabezeit-Intervall kürzer als das Bezugszeit-Intervall Ta ist, ermittelt das zweite Vergleichsteil 15, ob der momentane Längsabstand X' von dem einen Fahrzeug zu dem weiteren Fahrzeug in der Nähe der linken Rückseite oder der rechten Rückseite des einen Fahrzeuges kürzer als der gespeicherte Längsabstand X von dem einen Fahrzeug zu dem weiteren Fahrzeug in der Nähe der linken Rückseite oder der rechten Rückseite des einen Fahrzeugs ist oder nicht (Schritt 7).
Wenn der momentane Längsabstand X' von dem einen Fahrzeug zu dem weiteren Fahrzeug nicht kürzer als der gespeicherte Längsabstand X im Schritt 7 ist, kehrt der Verarbeitungsablauf zu dem Schritt 2 zurück.
Wenn der momentane Längsabstand X' von dem einen Fahrzeug zu dem weiteren Fahrzeug kürzer als der gespeicherte Längsabstand X im Schritt 7 ist, aktualisiert das Ausgabeaktualisierungsteil 13 die gespeicherten Positionen X und Y des weiteren Fahrzeugs durch die momentane Position X' und Y' des weiteren Fahrzeugs. Die aktualisierten Positionen X und Y werden dann als die relative Position des weiteren Fahrzeuges zu der Position des einen Fahrzeuges (Schritt 8) ausgegeben, und anschließend wird beim Verfahrensablauf zu dem Schritt 2 zurückgekehrt.
Wenn beispielsweise in Fig. 5 der gespeicherte Längsabstand X von dem einen Fahrzeug zu dem weiteren Fahrzeug in der Nähe der linken Rückseite oder der rechten Rückseite des einen Fahrzeuges gleich dem Anfangswert Xo ist, ist der momentane Längsabstand X' von dem einen Fahrzeug 1a zu dem weiteren Fahrzeug in der Nähe der linken Rückseite oder der rechten Rückseite des einen Fahrzeugs 1a kürzer als der gespeicherte Längsabstand X, und zwar unabhängig davon, ob das momentane weitere Fahrzeug das weitere Fahrzeug 1b auf der Vorderseite der mittleren Fahrspur oder das weitere Fahrzeug 1c jenes auf der Rückseite der mittleren Fahrspur ist. Die gespeicherten Positionen X und Y des weiteren Fahrzeugs werden daher aktualisiert.
Wenn der gespeicherte Längsabstand X von dem einen Fahrzeug zu dem weiteren Fahrzeug gleich dem Längsabstand von dem einen Fahrzeug 1a zu dem weiteren Fahrzeug 1b auf der Vorderseite der mittleren Fahrspur ist, und wenn das momentane weitere Fahrzeug das weitere Fahrzeug 1c auf der Rückseite der mittleren Fahrspur ist, ist der momentane Längsabstand X' von dem einen Fahrzeug 1a zu dem weiteren Fahrzeug 1c größer als der gespeicherte Längsabstand X. Die gespeicherten Positionen X und Y des weiteren Fahrzeuges werden daher nicht aktualisiert.
Wenn der gespeicherte Längsabstand X von dem einen Fahrzeug zu dem weiteren Fahrzeug gleich dem Längsabstand an dem einen Fahrzeug 1a zu dem weiteren Fahrzeug 1c auf der Rückseite der mittleren Fahrspur ist, und wenn das momentane weitere Fahrzeug das weitere Fahrzeug 1b auf der vorderen Seite der mittleren Fahrspur ist, ist der momentane Längsabstand X' von dem einen Fahrzeug 1a zu dem weiteren Fahrzeug 1b kleiner als der gespeicherte Längsabstand X. Die gespeicherten Positionen X und Y des weiteren Fahrzeugs werden daher nicht aktualisiert.
Wenn der gespeicherte Längsabstand X von dem einen Fahrzeug zu dem weiteren Fahrzeug gleich dem Längsabstand von dem einen Fahrzeug 1a zu dem weiteren Fahrzeug 1b auf der Vorderseite der mittleren Fahrspur ist, wenn das momentane weitere Fahrzeug das weitere Fahrzeug 1d ist, welches die Fahrspur von der rechten Fahrspur auf die mittlere Fahrspur wechselt und vor dem Fahrzeug 1b auf der Vorderseite der mittleren Fahrspur ist, ist der momentane Längsabstand X' von dem einen Fahrzeug 1a zu dem weiteren Fahrzeug 1d kürzer als der gespeicherte Längsabstand X. Die gespeicherten Positionen X und Y des weiteren Fahrzeuges werden daher aktualisiert.
Wenn das Vergleichssignal-Abgabezeit-Intervall nicht kürzer als das Bezugszeit-Intervall Ta im Schritt 6 ist, werden die gespeicherten Position X und Y des weiteren Fahrzeuges durch die momentane relative Positionen X' und Y' des weiteren Fahrzeugs im Schritt 8 aktualisiert. Die aktualisierten Positionen X und Y werden als die relative Position des weiteren Fahrzeugs zu der Position des einen Fahrzeugs ausgegeben. Wenn genauer gesagt das Vergleichssignal-Abgabezeit-Intervall nicht kürzer als das Bezugszeit-Intervall Ta ist, ist nur ein weiteres Fahrzeug in dem Bereich vorhanden, in welchem der Querabstand von dem einen Fahrzeug nicht größer als der Vorgabewert Ya ist. In diesem Fall kann ermittelt werden, daß nur ein weiteres Fahrzeug in der Nähe der linken hinteren Seite oder der rechten hinteren Seite des einen Fahrzeugs vorhanden ist und einen konstanten Abstand einnimmt, oder sich von diesem einen Fahrzeug wegbewegt. Folglich können die gespeicherten Positionen X und Y des weiteren Fahrzeugs durch die momentanen Positionen X' und Y' des weiteren Fahrzeugs aktualisiert werden. Die aktualisierten X- und Y-Daten können dann als die relative Position des weiteren Fahrzeugs zu der Position des einen Fahrzeugs ausgegeben werden.
Die Ausgabeergebnisse der aktualisierten Positionen X und Y können genutzt werden um zu verhindern, daß das eine Fahrzeug mit den anderen Fahrzeugen kollidiert. Wenn beispielsweise das weitere Fahrzeug sich links hinten oder rechts hinten dem einen Fahrzeug nähert, können die Ausgabeergebnisse genutzt werden, um die Lenkhilfsunterstützung erzeugt durch eine Lenkeinrichtung mit Servoantrieb des einen Fahrzeugs derart zu steuern, daß der Lenkvorgang in Richtung auf das weitere Fahrzeug verhindert wird.
Gemäß den voranstehend beschriebenen Auslegungseinzelheiten wird die relative Position des weiteren Fahrzeugs zu dem einen Fahrzeug auf der horizontalen Ebene mittels Triangulation auf der Basis des Positionserfassungsstrahls von dem weiteren Fahrzeug ermittelt, wodurch die relative Position ohne Beeinflussung durch die Farbe, den Glanz und die Oberflächeneigenschaften des weiteren Fahrzeugs und ohne Beeinflussung durch den relativen Winkel zwischen den beiden Fahrzeugen und ohne Beeinflussung durch das Wetter sowie ohne die Notwendigkeit einer Bildverarbeitung erfaßt wird. Somit erhält man eine verbesserte Erfassungsgenauigkeit, Erfassungszuverlässigkeit und ein verbessertes Ansprechvermögen. Ferner ist das System nach der Erfindung einfach ausgelegt, hat kleine Abmessungen und ist mit geringen Kosten verbunden.
Ferner wird bei der voranstehend beschriebenen Auslegungsform der vertikale Abstand zwischen der Strahlabgabeposition P1 und der Strahlempfangsposition P2 mit einem bekannten, vorgegebenen Abstand h vorgegeben, und die strahlbilderzeugenden Position fällt mit der Bezugsposition O auf der bilderzeugenden Oberfläche 4a zusammen, wenn die Strahlabgabeposition P1 des weiteren Fahrzeugs in einer vorbestimmten Position horizontal von der Strahlempfangsposition P2 des einen Fahrzeugs beabstandet ist. Daher läßt sich die relative Position des weiteren Fahrzeugs zu der Position des einen Fahrzeugs auf der horizon talen Ebene mittels Triangulation ermitteln. Hierdurch erhält man eine genaue Erfassung der relativen Position des weiteren Fahrzeugs zu der Position des einen Fahrzeugs in der horizontalen Ebene selbst dann, wenn sich der relative Winkel während einer Kurvenfahrt verändert.
Das System nach der Erfindung leistet einen Beitrag zum Verhindern, daß ein Fahrzeug mit weiteren Fahrzeugen kollidiert, und das System läßt sich mit geringen Kosten verbunden erstellen. Das System nach der Erfindung verhindert eine Fahrzeugkollision selbst dann, wenn eine Mehrzahl von weiteren Fahrzeugen mit einbezogen wird, da die Position des weiteren Fahrzeugs in der Nähe der linken Rückseite oder der rechten Rückseite des einen Fahrzeugs ohne eine Verkomplizierung des Systems erfaßt werden kann.
Fig. 7 zeigt eine modifizierte bevorzugte Ausführungsform der Strahlabgabeeinrichtung 2 und der Strahlempfangseinrichtung 3. Diese bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von der voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform hinsichtlich gewissen Einzelheiten. Zum einen sind die Strahlabgabeeinrichtung 2 und die Strahlempfangseinrichtung 3 entlang der vertikalen Richtung in einem Gehäuse 30 angeordnet. Das Gehäuse 30 hat eine transparente Abdeckung 32, welche ein Fenster 31 abdeckt, durch welches der Positionserfassungsstrahl mittels der Strahlabgabeeinrichtung 2 abgegeben wird. Eine weitere transparente Abdeckung 34 deckt ein Fenster 33 ab, durch welches der Positionserfassungsstrahl in die Strahlempfangseinrichtung 3 eintritt. Ferner sind Düsen 36, 37 vorgesehen, welche den zugeordneten transparenten Abdeckungen 32, 34 zugewandt sind. Jede Düse 36, 37 ist mit einer Scheinwerferwisch- und -waschanlage 38 verbunden. Das Gehäuse 30 nimmt eine fotoelektrischen Sensor 39 auf. Wenn die Größe der Reflektion des Positionserfassungsstrahls, welcher durch die Strahlabgabeeinrichtung auf die transparente Abdeckung 32 gerichtet wird, größer als der Vorgabewert infolge der Farbe oder von Flecken der transparenten Abdeckung 32 wird, überträgt der Sensor 39 ein Triggersignal zu der Scheinwerferwisch- und -waschanlage 38. Bei Empfang des Triggersignals geben die jeweiligen Luftdüsen 36, 37 ein Reinigungsmittel aus, um die Flecken von dem transparenten Abdeckung 32, 34 zu entfernen. Die Düsen 36, 37 können mit einer Scheibenwisch- und -waschanlage an Stelle mit einer Scheinwerferwisch- und -waschanlage 38 verbunden sein.
Die Erfindung ist nicht auf die voranstehend beschriebenen Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Bei den vorstehend angegebenen Beispielen wird im Hinblick auf die Strahlempfangseinrichtung 3 angenommen, daß der Schnittpunkt der optischen Achse 5a der Sammellinse 5 und der bilderzeugenden Oberfläche 4a als Bezugspunkt O genommen wird. Dies braucht nicht notwendigerweise der Fall zu sein vorausgesetzt, daß der Positionserfassungsstrahl ein Bild an einer Bezugsposition O auf der bilderzeugenden Oberfläche 4a erzeugt, wenn die Strahlabgabeposition P1 an einer vorbestimmten Position horizontal beabstandet von der Strahlempfangsposition P2 ist. Bei den vorstehend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen wird die Erfindung zur Erfassung der Position eines weiteren Fahrzeugs oder von weiteren Fahrzeugen in der Nähe der linken Rückseite oder der rechten Rückseite eines Fahrzeugs eingesetzt; die Erfindung kann aber auch in der Form zur Anwendung kommen, daß die Positionserfassung für weitere Fahrzeuge in anderen Positionen vorgenommen wird.

Claims

1. System zur Erfassung einer relativen Position zwischen Fahrzeugen, bei dem jedes Fahrzeug (1) folgendes aufweist:

eine Einrichtung (2) zum Abgeben eines Positionserfassungsstrahls zu dem anderen Fahrzeug;

eine Einrichtung (3) zum Empfangen des Positionserfassungsstrahls von dem anderen Fahrzeug; und

eine Einrichtung (10) zum Ermitteln der relativen Position des anderen Fahrzeuges zu sich selbst mittels Triangulation auf der Basis des empfangenen Positionsstrahls,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Strahlabgabeposition und die Strahlempfangsposition vertikal um einen vorbestimmten Abstand (h) beabstandet sind.

2. System nach Anspruch 1, bei dem

die Einrichtung (3) zum Empfangen des Positionserfassungsstrahls eine Bilderzeugungsoberfläche (4a) hat, auf der der Positionserfassungsstrahl von dem anderen Fahrzeug eine Abbildung bildet;

die zweidimensionale Koordinate der Strahlbild- Erzeugungspositions auf der bilderzeugenden Oberfläche (4a) des einen Fahrzeuges der zweidimensionalen Koordinate der Strahlenabgabeposition des anderen Fahrzeugs auf einer horizontalen Ebene entspricht;

der Ausgang von der Einrichtung (3) zum Empfangen des Positionserfassungsstrahls der zweidimensionalen Koordinate der Strahlbild-Erzeugungsposition auf der bilderzeugenden Oberfläche (4a) des Fahrzeugs entspricht;

der Positionserfassungsstrahl die Abbildung an einer Referenzposition (O) der bilderzeugenden Oberfläche (4a) des einen Fahrzeugs erzeugt, wenn die Strahlabgabeposition am anderen Fahrzeug sich in einer vorgegebenen Position horizontal beabstandet von der Strahlempfangsposition an diesem einen Fahrzeug ist; und

die Einrichtung (10) zur Ermittlung der relativen Position des anderen Fahrzeugs sich selbst eine Ermittlung auf der Basis der Beziehung zwischen der zweidimensionalen Koordinate und der Strahlabgabeposition des anderen Fahrzeugs in der horizontalen Ebene vornimmt.

3. System zum Erfassen einer relativen Position zwischen Fahrzeugen nach Anspruch 1 oder 2, bei dem folgendes gilt:

der Positionserfassungsstrahl zu einem vorbestimmten Zeitintervall in Richtung zu den vorderen und äußeren Seiten von der Karosserie jedes Fahrzeuges (1) abgegeben wird, und

jedes Fahrzeug (1) eine Einrichtung (10) zum Speichern der relativen Position des anderen Fahrzeugs hat, welches links hinten oder rechts hinten von sich selbst benachbart ist bezogen auf sich selbst; eine Einrichtung (14) zum Ermitteln, ob der Querabstand von sich selbst zu dem anderen Fahrzeug kleiner als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht; eine Einrichtung (14) zum Ausgeben eines Vergleichssignals, wenn der Querabstand kleiner als der Vorgabewert ist; eine Einrichtung (13) zum Ermitteln, ob das Abgabezeitintervall des Vergleichssignals kürzer als ein Bezugszeitintervall entsprechend dem Vorgabezeitintervall ist oder nicht; eine Einrichtung (15) zum Ermitteln, ob der momentane Längsabstand von sich selbst zu dem anderen Fahrzeug kürzer als der gespeicherte Längsabstand von sich selbst zu dem anderen Fahrzeug ist oder nicht, wenn das Vergleichssignal-Ausgabezeitintervall kürzer als das Bezugszeit-Intervall ist; und eine Einrichtung (13) zum Aktualisieren der gespeicher ten relativen Position des anderen Fahrzeugs zu sich selbst durch die momentane relative Position des anderen Fahrzeugs zu sich selbst, wenn der momentane Längsabstand von sich selbst zu dem anderen Fahrzeug kürzer als der gespeicherte Längsabstand von sich selbst zu dem anderen Fahrzeug ist und das Vergleichssignal-Abgabezeitintervall nicht kürzer als das Bezugszeit-Intervall ist.